【摘要】：能源危機一直以來都是全世界關(guān)注的焦點,其中化石能源的大量減少與人們對于化石能源的過度依賴都是亟待解決的問題。而隨著造紙工業(yè)的不斷發(fā)展,造紙黑液的處理問題成為了造紙行業(yè)難以攻破的難關(guān)。大量的木質(zhì)素隨著造紙廢液一起排出既污染環(huán)境又造成了資源的大量浪費。實驗研究發(fā)現(xiàn)木質(zhì)素與柴油的能量密度相似,可以被用作柴油的替代品以達到廢物利用、節(jié)約資源與節(jié)能減排的重要目的。基于以上的思想本文將從造紙黑液中提取的木質(zhì)素銨化后采用微乳化技術(shù)將其與柴油制備成穩(wěn)定的銨化木質(zhì)素柴油微乳液,并針對該種銨化木質(zhì)素柴油的理化指標、使用安全性、動力性能進行了全面系統(tǒng)的檢測。木文為林業(yè)生物質(zhì)的高效利用及新型生物質(zhì)能源提供了新方法和新思路。本文主要結(jié)論如下： 1.本文通過詳細的實驗取得了從造紙黑液中提取木質(zhì)素的最佳實驗條件：酸析溫度為80℃,酸析時間為50min,醋酸加入量為黑液中固形物質(zhì)量的百分之16%(黑液中固形物的含量為30%計算)。并通過最佳實驗條件制備得到純木質(zhì)素后進行了銨化反應(yīng)利用析因分析的實驗設(shè)計方法設(shè)計了銨化實驗過程通過對銨化實驗中三個因素作為可變因素進行考察即A(溫度)55-85℃,B(時間)30-60min,C(氨水的用量)1.8-2.4倍。得到了銨化木質(zhì)素制備的最優(yōu)條件為：在蒸餾水的用量為木質(zhì)素的10倍,槳式攪拌器的速度恒定的條件下,反應(yīng)溫度為65℃,反應(yīng)時間為40min,氨水的用量為木質(zhì)素的1.8倍,加樣方式為將氨水的總量分四次緩慢加入每次時間間隔為5min。 2.針對造紙黑液中的堿木質(zhì)素、酸析得到的木質(zhì)素以及銨化反應(yīng)得到的銨化木質(zhì)素進行了理化性質(zhì)相關(guān)的Na元素含量、TG、DSC、X-ray、同時還針對銨化木質(zhì)素和純木質(zhì)素進行了FTIR檢測確定其化學性質(zhì)未發(fā)生改變。鈉元素含量檢測時可見木質(zhì)素以及銨化木質(zhì)素中鈉元素的含量則比較低不會造成柴油發(fā)動機積炭的風險而堿木質(zhì)素中的鈉元素含量則比較高會對發(fā)動機有損害。TG、DSC、X-ray等相關(guān)的熱力學檢測都說明銨化木質(zhì)素是極易溶于水的木質(zhì)素衍生物,解決了堿木質(zhì)素長期使用的容易造成發(fā)動機積炭的問題。證明了選用銨化木質(zhì)素作為柴油替代品的必要性。 3.利用微乳化技術(shù)將銨化木質(zhì)素與柴油混合在一起,從而達到節(jié)油減排的目的。本實驗通過正交實驗分析的設(shè)計手段應(yīng)用SPSS實驗設(shè)計軟件經(jīng)行優(yōu)化實驗。考察了HLB值、乳化劑用量、助乳化劑用量的三種微乳化反應(yīng)中重要的影響因素并將這些反應(yīng)的影響因素設(shè)定在8.3-9.3；4-6%；0.8-1.6%考察范圍內(nèi)。根據(jù)分層得分情況得出最優(yōu)實驗設(shè)計方案。并通過極差分析和方差分析9組預實驗所得數(shù)據(jù)最終獲得了微乳化實驗的最優(yōu)制備條件：HLB值為9.3,乳化劑用量為6%,助乳化劑用量為1.6%。利用所得的最優(yōu)制備條件進行三次重復性實驗證明所得最優(yōu)制備條件重復性良好。同時利用一年時間進行了重復性實驗可以看出這種最優(yōu)條件制備的銨化木質(zhì)素柴油穩(wěn)定性好,放置一年時間不分層不渾濁。 4.本實驗直接采用GB252-2000輕柴油檢測標準而不應(yīng)用生物柴油檢測標準,本文針對銨化木質(zhì)素柴油理化性質(zhì)包括十六烷值、色度、氧化安定性、等十六項理化指標進行檢測主要按照參照GB252-2000輕柴油測試標準進行檢測。并且與相似研究的堿木質(zhì)素柴油做了比較,可以看出銨化木質(zhì)素柴油的燃燒性能良好比堿木質(zhì)素柴油更利于柴油機的使用。以上理化性質(zhì)的檢測充分說明相較于堿木質(zhì)素柴油,銨化木質(zhì)素柴油的水分含量少、穩(wěn)定性好已于儲存運輸、不會對柴油發(fā)動機有損害且流動性好、燃燒性能好利于打火還不易發(fā)生危險。內(nèi)燃機實驗說明銨化木質(zhì)素柴油可以供給柴油機的正常運轉(zhuǎn)所需的能量,不會出現(xiàn)暫停、歇火等運轉(zhuǎn)問題。 5.本文特進行了銨化木質(zhì)素柴油的整車實驗以及自由加速排放檢測。整車實驗中不同速度行駛100公里所消耗的0#柴油與所消耗的銨化木質(zhì)素柴油作比較,將銨化木質(zhì)素柴油按照乳化實驗制備時的79%的純柴油含量計算出所消耗的純柴油的量由數(shù)據(jù)可以看出銨化木質(zhì)素柴油在行駛情況下相較于0#柴油要節(jié)油。0-75km/h全油門起步加速實驗通過三組75km距離的往返實驗證明了銨化木質(zhì)素柴油相較于0#柴油純柴油的節(jié)油率可達21%而且行駛是的發(fā)揮相對穩(wěn)定不會出現(xiàn)熄火、減速等情況。400m距離由靜止狀態(tài)全油門加速試驗結(jié)果也可證明銨化木質(zhì)素柴油相較于0#柴油要省油,且節(jié)油率可達21%。同時排放檢測也說明銨化木質(zhì)素柴油比市售柴油尾氣排放少且穩(wěn)定所以有利于環(huán)境污染的改善。 6.經(jīng)過300小時耐久性實驗后柴油的各個零部件未發(fā)生剝落、燒蝕、斷裂、粘結(jié)等異�，F(xiàn)象；使用銨化木質(zhì)素柴油的發(fā)動機燃燒室零部件(缸筒、活塞、氣門導套、氣門、氣門桿)的磨損量、活塞環(huán)的張力與市售柴油相比較沒有明顯差異。從而系統(tǒng)全面的檢測了銨化木質(zhì)素柴油的使用狀況和對與發(fā)動機的影響情況,長期使用不會對發(fā)動機造成影響�？梢宰鳛橐环N新型節(jié)能環(huán)保燃料被廣泛應(yīng)用。
【學位授予單位】：東北林業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：X793;TE626.24

【參考文獻】

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1 周鳳起;;中國可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略[J];中國建設(shè)動態(tài).陽光能源;2006年03期

2 李守田,鄒炳鎖,張巖,肖良質(zhì),李鐵津,趙家龍,張繼森,黃世華,虞家琪;微乳狀液中CdS超微粒制備與光學特性研究[J];半導體學報;1993年03期

3 張棟;;15%發(fā)展目標下的我國非化石能源發(fā)展研究[J];能源技術(shù)經(jīng)濟;2010年06期

4 姚海軍;錢輝;楊兵;常新林;;輕柴油餾程測量結(jié)果不確定度的評定[J];分析試驗室;2009年S1期

5 陳浩;陳燕;;中國石油依賴的經(jīng)濟成本分析[J];廣東社會科學;2010年01期

6 拱振喜;中東石油資源對我國能源安全的影響及對策建議[J];國際技術(shù)經(jīng)濟研究;2005年01期

7 莊貴陽;中國經(jīng)濟低碳發(fā)展的途徑與潛力分析[J];國際技術(shù)經(jīng)濟研究;2005年03期

8 周鳳起;對中國石油供應(yīng)安全的再思考[J];國際石油經(jīng)濟;2005年01期

9 田春榮;2004年中國石油進出口狀況分析[J];國際石油經(jīng)濟;2005年03期

10 錢伯章;生產(chǎn)清潔汽油和柴油催化技術(shù)進展[J];工業(yè)催化;2003年03期

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